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에너지/환경 주요국별 수소도시 추진 사례

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2019-11-23 09:49:00
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○ 온실가스를 감축하기 위해서는 발전 분야뿐만 아니라 교통ㆍ산업ㆍ민생 등 다른 주요 부분에서도 근본적인 탈탄소화가 필요하다. 이 때 모든 분야에서 탈탄소화에 공헌할 수 있는 옵션으로서 수소가 주목을 받게 되었다.

 

- 다양한 산업 분야에서 큰 역할을 맡는 ‘수소사회’가 탈탄소 사회의 한 가지 콘셉트로서 관심을 끌게 되었다. 따라서 수소에 대한 관심은 탈탄소화 실현에 대한 진정성이 올라갈수록 높아지고 있다.

 

○ 수소도시는 도시 내 수소생태계가 구축되어 수소를 주된 에너지원으로 활용하면서 도시혁신을 시민이 체감하는 건강하고 깨끗한 도시를 말한다.

 

- 수소는 물이나 유기물로부터 다양한 에너지원 방식으로 생산 가능하며, 연소시 극소량의 질소와 물만 생성되고, 화석연료와 달리 CO2 등 오염물질 배출이 없으며, 일반연료, 수소자동차/비행기, 연료전지 등 현재의 에너지 시스템에서 사용되는 대부분의 소비 분야에 이용이 가능하다.

 

<그림> 수소도시의 개념

자료 : 국토교통과학기술진흥원

 

○ 도시 내에서 수소를 활용하기 위해서는 수소의 생산-이송-저장-활용까지 전주기 수소생태계 구축이 필요하며, 수소에너지 플랫폼 구현을 위한 인프라로서 대규모 수소생산ㆍ액화 플랜트, 수소이송 파이프 등의 수소 그리드, 수소 메가스테이션, 수소공급 및 거래가 가능한 운영 플랫폼이 필요하다.

 

○ 여기에서는 수소 도시 몇가지 사례를 간력히 소개한다.

 

○ ‘신재생에너지 집합소’로 불리는 덴마크 롤란드섬은 Vestenskov 마을의 각 가정에 연료전지모듈을 설치, 각 가정에 수소공급망을 배치했다. 세계 최초의 수소연료전지 마을로 만들겠다는 계획을 실현 중이다. 이 프로젝트는 2008년 덴마크 최고 환경프로젝트로 지정된 바 있다.

 

- 우선 각 가정에 연료전지모듈(마이크로 수소연료 열병합발전소)과 수소공급망을 설치했고, 천연가스와 동일한 공급방식을 선택했다. 즉, 수소가 각 가정에 공급되기 전에 탱크에 저장되며, 파이프를 통해 공급하는 방식이다.

 

○ 네덜란드의 수소도시는 첫 번째 수전해 활용 수소생산 프로젝트라는 점에서 의미가 있다. 1만2500개의 태양광 패널을 설치해 1MW 용량의 태양광 에너지를 활용, 수소를 연 27만톤 생산해 사용한다는 계획이다. 네덜란드는 향후 해상풍력발전과 천연가스 개질 등 2050년까지 수소대량 생산을 통해 kg당 2~3 유로의 수소에너지를 생산, 가격 경쟁력을 확보한다는 방침이다.

 

- 네덜란드는 HyStock 프로젝트를 통해 자국내 최초의 1MW급 P2G 에너지 저장시설을 구비하게 된다.

 

<그림> Hydrogen pilot project

 

○ 영국은 H21 Leeds City Gate Project를 진행 중이다. 이 프로젝트는 기존 천연가스 배관을 이용해 수소를 공급하며, 2030년까지 리즈를 세계 최초 수소도시 전환을 목표로 하고 있다.

 

- 이를 위해 기존 천연가스를 100% 수소로 전환하기 위한 기술적, 경제적 관점의 타당성 검토 프로젝트를 2016년 7월 착수했다.

 

- 리즈市는 인국 80만 명의 도시이며 이미 1966~1977년 까지 도시가스에 수소를 50% 함유해 천연가스를 수소로 전환하기 위한 기술적 가능성을 검토한 바 있다. 또한, 주변 소금동굴을 활용해 수소를 저장하는 방법 등 기존 인프라를 적극 활용하는 방법으로 시민에게 미치는 영향을 최소화하면서 도시가스 그리드를 수소로 전황하는 방법을 적용하고 있다.

 

○ 독일의 H2herten은 노르트라인-베스트팔렌(NRW)주의 헤르텐시에 설치된 수소 기술 개발 거점이다. 이 市에는 탄광이 많이 있어, 일찍이 석탄 산업이 성행했지만, 현재는 대부분 폐쇄되었기 때문에 새로운 고용을 창출하고자 수소를 활용한 실증사업을 유치하게 되었다.

 

○ 일본 수소도시의 특징은 정부차원에서 로드맵을 구축하고 직접 도시에 인프라를 구축하는 등 적극 지원하고 있다는 점이다. 지난 20여 년간 로드맵에 따라 연료전기 기술개발, 다양한 실증사업을 통해 수소사회를 준비해온 것이다.

 

- 일본의 계획은 직접 도시에 수소 인프라를 구축해 수소도시를 형상화하는 것이다. 키타큐슈 수소타운, 고베수소 스마트시티, 환경성 수소사회 등 다양한 시나리오를 세워 추진하고 있다.

 

○ 그 중 후쿠시마현(福島県)의 ‘재생에너지 이용 수소 시스템의 사업 모델 구축과 대규모 실증에 관한 기술개발’ 사례를 소개하면 아래와 같다.

 

▪ 사업자 : NEDO, 주식회사 도시바, 도호쿠 전력 주식회사, 이와타니 산업 주식회사

▪ 실시기간 : 2014~2020년

▪ 사업목적 : 전력 계통의 수급 밸런스를 조정하는 기능(디맨드 리스폰스)을 가진 수소 사업 모델 및 수소 판매 사업 모델 확립을 위한 실증

 

- NEDO의 위탁사업 ‘수소사회 구축 기술개발 사업/수소 에너지 시스템 기술개발/재생에너지 이용 수소 시스템 사업 모델 구축과 대규모 실증에 관한 기술개발’에서, 시장의 수소 수요를 예측하는 수소 수요 예측 시스템과 전력 계통의 수급 밸런스를 감시 제어하는 전력 계통 제어 시스템의 정보를 바탕으로 수소 에너지 운용 시스템이 수소 제조 장치 등을 포함한 최적의 운용을 실시함으로써 재생에너지의 이용을 확대한다.

 

- 향후 CO2 프리 수소의 이용을 확대해나가기 위하여 본격적인 실증 실험을 위한 활동을 시작하여, 후쿠시마현 나미에마치 등에서 실증실험을 실시할 예정이다. 2018년 8월에 재생에너지인 태양광발전을 이용한 세계 최대급인 1만kW의 수소 제조 장치를 갖춘 수소 에너지 시스템 ‘후쿠시마 수소 에너지 연구 필드’를 건설하기 시작하였고, 2020년에는 본격적으로 운용할 예정이다. 나미에마치에서 만든 수소는 후쿠시마현은 물론 2020년에 개최되는 ‘2020 도쿄 올림픽’ 때에 도쿄에서도 활용될 예정이다.

 

<그림> 후쿠시마현 실증 사업의 개요

 

○ 우리나라도 세계 최초 수소도시 조성으로 수소도시 세계시장을 선점하기 위해 대응책을 마련하고 있다.

 

- 현 시점에서 제약요인으로 인해 수소도시를 전격적으로 조성하는 것은 현실적으로 어려우므로 ‘수소 시범도시’를 지정, 단계적으로 접근한다는 계획이다.

 

- 도시활동의 핵심인 주거, 교통 분야에 집중하여 수소활용 기술을 실증하고 안전성을 검증, 범부처 R&D로 기술적 제약을 해소한다는 계획이다.

 

 

관련 보고서 보기 : 4차산업혁명의 핵심 인프라인 수소산업ㆍ수소도시ㆍ수소모빌리티 관련 비즈니스 전략 모색을 위한 종합 분석

http://www.irsglobal.com/shop_goods/goods_view.htm?category=04000000&goods_idx=83269&goods_bu_id=

 

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